資源簡介

教學(xué)設(shè)計
課程基本信息
學(xué)科 高中物理 年級 高一 學(xué)期 春季
課題 曲線運動
教學(xué)目標(biāo)
1.知道曲線運動的速度方向和物體做曲線運動的條件，理解運動與相互作用的觀念。 2.能運用極限思想理解曲線運動速度的方向，能根據(jù)可靠前提進(jìn)行科學(xué)推理。 3.能根據(jù)實驗器材探究曲線運動速度方向及受力特點。 4.能運用曲線運動相關(guān)的觀念解決生活中的實際問題。
教學(xué)內(nèi)容
教學(xué)重點： 1.曲線運動速度的方向。 2.物體做曲線運動的條件。 教學(xué)難點： 1.極限思想理解曲線運動速度的方向。 2.曲線運動中軌跡、速度、合力三者方向的確定。
教學(xué)過程
一、認(rèn)識曲線運動 如圖1所示，圖甲為汽車在彎曲山路上行駛的情形，圖乙為水從水平細(xì)管從流出的情形，圖丙為砂輪打磨金屬塊時不斷地轉(zhuǎn)動的情形，它們軌跡的形狀共同特征是什么？ (
甲
乙
丙
圖1
) 它們軌跡形狀均為曲線。我們把物體運動軌跡為曲線的運動，稱為曲線運動。 二、研究曲線運動的速度方向 (
圖2
)圖2為砂輪打磨金屬塊的圖片，砂輪打磨金屬塊的位置不同，熾熱微粒飛出的方向也不同，因此速度方向在不斷變化。如何來確定某點的速度方向，就P點 而言，猜測其速度方向？ 可能沿P點的切線方向，真的是這樣嗎？我們用實驗來驗證一下， 首先介紹下器材：可吸附磁鐵的白板、水寫紙、圓形磁性軌道、玻璃球。 (
圖3
)接著讓沾水的玻璃球沿軌道內(nèi)側(cè)運動，發(fā)現(xiàn)軌跡是一個圓，然后撤去四分之一圓弧，再次讓玻璃球運動，請大家觀察玻璃球離開軌道時印跡方向，并說出印跡 方向與軌跡的關(guān)系？ 沿軌跡的切線方向，用一個直角尺驗證印跡方向與軌跡的關(guān)系 （如圖3所示），說明某點的速度方向沿圓在這點的切線方向。 一般的曲線呢？按照以下器材：可吸附磁鐵的白板、水寫紙、曲線磁性軌道（可拆卸）、玻璃球、木塊、直軌道。請思考下實驗的方案？ (
圖4
)沾水的玻璃球從直軌道上某處下落，沿曲線軌道運動從出口處離 開留下印跡，觀察印跡與軌跡的關(guān)系，拆去一段軌道，再次重復(fù)實驗。 說出印跡方向與軌跡的關(guān)系？ 實驗結(jié)果如圖4所示，印跡方向就是速度方向，它沿軌跡的切線 方向，曲線運動某點速度方向沿該點的切線方向。 (
圖5
)剛才從實驗中我們知道質(zhì)點在某一點的速度方向沿曲線在這點的切線方向，接下來從理論的角度闡述兩者的關(guān)系。如圖5所示是某一質(zhì)點從右向左運動的軌跡，BA是這條曲線的割線。當(dāng)質(zhì)點從B點逐漸沿曲線向A點運動，割線的位置也不斷變化， 當(dāng)B點非常非常接近A點時，這條割線就叫作曲線在A點的切線； 質(zhì)點位移的方向由B點指向A點，根據(jù)速度與位移的關(guān)系可知平均 速度方向也由B點指向A點，B點越來越靠近A點時，質(zhì)點的平均 速度方向?qū)⒃絹碓浇咏麬點的切線方向，當(dāng)B點與A點的距離接近 零時，平均速度就是A點瞬時速度，質(zhì)點在A點的速度方向沿過A點的切線方向。根據(jù)以上分析可以得到結(jié)論：質(zhì)點在某一點的速度方向，沿曲線在這一點的切線方向。 三、探究物體做曲線運動的條件 物體做曲線運動時速度方向在不斷變化，因此曲線運動是變速運動，加速度不為零，所受合力也不為零，那么物體受到什么樣的力才會做曲線運動？首先展示器材：可吸附磁鐵的白板、鋼球、強(qiáng)磁鐵、木塊、直軌道。并指明實驗方案和操作：第一步強(qiáng)磁放在正前方（如圖6所示），軌跡為直線；第二步強(qiáng)磁放置在一側(cè)（如圖7所示），發(fā)現(xiàn)是曲線。 (
圖6 圖7
) 生活中還有類似的例子，比如，圖8所示為鋼球水平拋出的情況，鋼球受到重力作用，所受合力的方向與速度的方向不在同一條直線上，鋼球做曲線運動；再比如，如圖9所示，薄片在氣墊平臺上做圓周運動，它受到重力、支持力、拉力作用，薄片所受合力的方向與速度的方向不在同一條直線上，薄片做曲線運動。歸納總結(jié)出：當(dāng)物體所受合力的方向與它的速度方向不在同一直線上時，物體做曲線運動。根據(jù)牛頓第二定律加速度方向與合力方向相同，做曲線運動時加速度方向與速度方向也不在同一直線上。 (
圖9
) (
圖8
) 四、分析曲線運動的實例 接下來用所學(xué)的知識來解決兩個例子。第一個問題：先展示圖片（如圖10所示），畫出P點的速度方向。先在P點附近取很小一段直線，并延長畫出速度方向。第二個問題：如圖11所示介紹可拆卸的三段軌道，先演示完整的運動，接著撤去依次中間兩端那個軌道，觀察鋼球運動情況并分析受力特征。最后總結(jié)提升：外軌一定提供力，內(nèi)軌不一定提供力，并考慮到摩擦力得出軌跡夾在速度和合力之間，合力指向軌跡凹側(cè)處。 (
圖10
) (
圖11
) 五、曲線運動小結(jié) 這節(jié)課我們通過實驗探究、運動與受力的分析、并結(jié)合極限的思想，獲得了曲線運動 速度的方向與條件。

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